前言

池這個(gè)概念大家都很熟悉，比如我們經(jīng)常聽到數(shù)據(jù)庫連接池和線程池。它是一種基于使用預(yù)先分配資源集合的性能優(yōu)化思想。

簡(jiǎn)單說，對(duì)象池就是對(duì)象的容器，旨在優(yōu)化資源的使用，通過在一個(gè)容器中池化對(duì)象，并根據(jù)需要重復(fù)使用這些池化對(duì)象來滿足性能上的需求。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被激活時(shí)，便被從池中取出。當(dāng)對(duì)象被停用時(shí)，它又被放回池中，等待下一個(gè)請(qǐng)求。對(duì)象池一般用于對(duì)象的初始化過程代價(jià)較大或使用頻率較高的場(chǎng)景。

那在 .NET 中如何實(shí)現(xiàn)或使用對(duì)象池呢？

在 ASP.NET Core 框架里已經(jīng)內(nèi)置了一個(gè)對(duì)象池功能的實(shí)現(xiàn)：Microsoft.Extensions.ObjectPool。如果是控制臺(tái)應(yīng)用程序，可以單獨(dú)安裝這個(gè)擴(kuò)展庫。

池化策略

首先，要使用 ObjectPool，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)池化策略，告訴對(duì)象池你將如何創(chuàng)建對(duì)象，以及如何歸還對(duì)象。

該策略通過實(shí)現(xiàn)接口 IPooledObjectPolicy 來定義，下面是一個(gè)最簡(jiǎn)單的策略實(shí)現(xiàn)：

public class FooPooledObjectPolicy : IPooledObjectPolicy<Foo>
{
    public Foo Create()
    {
        return new Foo();
    }

    public bool Return(Foo obj)
    {
        return true;
    }
}

如果每次編碼都要定義這樣的策略，會(huì)比較麻煩，可以自己定義一個(gè)通用的泛型實(shí)現(xiàn)。Microsoft.Extensions.ObjectPool 中也提供了一個(gè)默認(rèn)的泛型實(shí)現(xiàn)：DefaultPooledObjectPolicy<T>。如果不需要定義復(fù)雜的構(gòu)造邏輯，使用默認(rèn)的就行。下面我們來看看怎么使用。

對(duì)象池的使用

對(duì)象池使用的原則是：有借有還，再借不難。

當(dāng)對(duì)象池中沒有實(shí)例時(shí)，則創(chuàng)建實(shí)例并返回給調(diào)用組件；當(dāng)對(duì)象池中已有實(shí)例時(shí)，則直接取一個(gè)現(xiàn)有實(shí)例返回給調(diào)用組件。而且這個(gè)過程是線程安全的。

Microsoft.Extensions.ObjectPool 提供了默認(rèn)的對(duì)象池實(shí)現(xiàn)：DefaultObjectPool<T>，它提供了借 Get 和還 Return 操作接口。創(chuàng)建對(duì)象池時(shí)需要提供池化策略 IPooledObjectPolicy<T> 作為其構(gòu)造參數(shù)。

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<Foo>();
var pool = new DefaultObjectPool<Foo>(policy);

我們來看一個(gè)常規(guī)示例(C# 9.0 單文件完整代碼)：

using Microsoft.Extensions.ObjectPool;
using System;

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<Foo>();
var pool = new DefaultObjectPool<Foo>(policy);

// 借
var item1 = pool.Get();
// 還
pool.Return(item1);
Console.WriteLine("item 1: {0}", item1.Id);

// 借
var item2 = pool.Get();
// 還
pool.Return(item2);
Console.WriteLine("item 2: {0}", item2.Id);

Console.ReadKey();

public class Foo
{
    public string Id { get; set; } = Guid.NewGuid().ToString("N");
}

打印結(jié)果：

通過打印的 Id 知道，item1 和 item2 是同一樣對(duì)象。

我們?cè)賮砜纯粗唤璨贿€會(huì)是什么樣子：

// ...

// 借
var item1 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 1: {0}", item1.Id);

// 再借
var item2 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 2: {0}", item2.Id);

// ...

打印結(jié)果：

可以看到，兩個(gè)對(duì)象是不同的實(shí)例。所以，當(dāng)調(diào)用組件從對(duì)象池中借走一個(gè)對(duì)象實(shí)例，使用完后應(yīng)立即歸還給對(duì)象池，以便重復(fù)使用，避免因構(gòu)造新對(duì)象消耗過多資源。

指定對(duì)象池容量

在創(chuàng)建 DefaultObjectPool<T> 時(shí)，還可以指定第二個(gè)參數(shù)：對(duì)象池的容量。它表示最大可從該對(duì)象池取出的對(duì)象數(shù)量，指定數(shù)量以外的被取走的對(duì)象將不會(huì)被池化。我來演示一下，大家就知道什么意思了，請(qǐng)看示例：

using Microsoft.Extensions.ObjectPool;
using System;

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<Foo>();

// 指定容量為 2。
var pool = new DefaultObjectPool<Foo>(policy, 2);

// 借走 3 個(gè)
var item1 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 1: {0}", item1.Id);
var item2 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 2: {0}", item2.Id);
var item3 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 3: {0}", item3.Id);

// 再還會(huì) 3 個(gè)
pool.Return(item1);
pool.Return(item2);
pool.Return(item3);


// 再借走 3 個(gè)
var item4 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 4: {0}", item4.Id);
var item5 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 5: {0}", item5.Id);
var item6 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 6: {0}", item6.Id);

Console.ReadKey();

注意示例代碼中我給對(duì)象池指定了容量為 2，然后借走 3 個(gè)再歸還 3 個(gè)，后面再借走 3 個(gè)。來看看打印結(jié)果：

我們看到，item1 與 item4 是同一個(gè)對(duì)象，item2 與 item5 是同一個(gè)對(duì)象。item3 與 item6 卻不是同一個(gè)對(duì)象。

也就是說，當(dāng)對(duì)象從池中取出超過指定容量的對(duì)象數(shù)量，雖然歸還了相同數(shù)量的對(duì)象，但對(duì)象池只允許容納 2 個(gè)對(duì)象，第三個(gè)對(duì)象不會(huì)被池化。

在 ASP.NET Core 中使用

ASP.NET Core 框架內(nèi)置好了 Microsoft.Extensions.ObjectPool，不需要單獨(dú)安裝。官方文檔有個(gè)基于 ASP.NET Core 的使用示例：

https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/core/performance/objectpool

這個(gè)例子把 StringBuilder 做了池化。我這里就直接貼官方的例子了，為了更直觀些，我把無關(guān)的代碼簡(jiǎn)化掉了。

先定義一個(gè)中間件：

public class BirthdayMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public BirthdayMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task InvokeAsync(HttpContext context, ObjectPool<StringBuilder> builderPool)
    {
        var stringBuilder = builderPool.Get();
        try
        {
            stringBuilder.Append("Hi");
            // 其它處理
            await context.Response.WriteAsync(stringBuilder.ToString());
        }
        finally // 即使出錯(cuò)也要保證歸還對(duì)象
        {
            builderPool.Return(stringBuilder);
        }
    }
}

在 Startup 中注冊(cè)相應(yīng)的服務(wù)和中間件：

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.TryAddSingleton<ObjectPoolProvider, DefaultObjectPoolProvider>();

        services.TryAddSingleton<ObjectPool<StringBuilder>>(serviceProvider =>
        {
            var provider = serviceProvider.GetRequiredService<ObjectPoolProvider>();
            var policy = new StringBuilderPooledObjectPolicy();
            return provider.Create(policy);
        });
    }

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
    {
        app.UseMiddleware<BirthdayMiddleware>();
    }
}

這個(gè)示例用了 DefaultObjectPoolProvider，它是默認(rèn)的對(duì)象池 Provider，所以你也可以自定義自己的對(duì)象池 Provider。

總結(jié)

Microsoft.Extensions.ObjectPool 提供的對(duì)象池功能還是挺靈活的。普通場(chǎng)景使用使用默認(rèn)的池化策略、默認(rèn)的對(duì)象池和默認(rèn)的對(duì)象池提供者就可以滿足需求，也可以自定義其中任意某部件來實(shí)現(xiàn)比較特殊或復(fù)雜的需求。

對(duì)象池的使用原則是：有借有還，再借不難。當(dāng)調(diào)用組件從對(duì)象池中借走一個(gè)對(duì)象實(shí)例，使用完后應(yīng)立即歸還給對(duì)象池，以便重復(fù)利用，避免因過多的對(duì)象初始化影響系統(tǒng)性能。

到此這篇關(guān)于.NET Core中如何實(shí)現(xiàn)或使用對(duì)象池的文章就介紹到這了,更多相關(guān).NET Core使用對(duì)象池內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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